氧化还原蛋白质直接电化学及其电化学生物传感研究.pdf

学校代号 10530 学号 200806011084
分类号 密级



硕士学位论文
氧化还原蛋白质的直接电化学及其
电化学生物传感研究

学位申请人曹岸萍
指导教师费俊杰教授
学院名称化学学院
学科专业分析化学
研究方向电分析化学


二零一一年五月
Studies on Direct Electrochemistry of
Redox Proteins and its Applications in
Electrochemical Biosensing



Candidate Anping Cao
Supervisor Prof. Junjie Fei
College College of Chemistry
Program Analytical Chemistry
Specialization Electroanalytical Chemistry
Degree Master of Science
University Xiangtan University
Date June, 2011
湘潭大学
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作者签名: 日期: 年月日


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作者签名: 日期: 年月日

导师签名: 日期: 年月日
摘要
辣根过氧化物酶(HRP)及葡萄糖氧化酶(GOD)的电化学研究一直是生
命科学界及生物电化学界所关注的问题,此研究对探讨氧化还原蛋白质的电子传
递和电催化机制,及发展新型第三代生物传感器有着重大意义。因此,本文以实
现辣根过氧化物酶和葡萄糖氧化酶的直接电化学和电催化为目的,构筑了几种不
同的新型复合载体以固定氧化还原蛋白质。这些新型载体不仅为氧化还原蛋白提
供了良好的微环境,也为实现蛋白酶的直接电化学起了促进作用,同时固定在载
体中的蛋白酶表现出了良好的电催化性能。本论文主要工作如下:
(1)首次利用环糊精(β-CD)/离子液体(IL)复合膜固定辣根过氧化物酶,
鉴于复合膜独特的性质,如良好的生物相容性及优良的导电性能,我们建立了一
种能够促进 HRP 与电极间的直接电子传递的电化学平台。在此修饰电极上,我
们得到了 HRP 的一对峰型对称的氧化还原峰,实现了 HRP 的直接电化学。固定
于环糊精/离子液体复合膜中的 HRP 能够保持其生物活性,对 H2O2 的还原具有
良好的电催化活性及电化学响应,对槲皮素也具有较高亲和性。
(2)利用离子液体与乙炔黑的复合膜修饰玻碳电极,扫描电镜与交流阻抗
实验结果表明乙炔黑能很好的分散于离子液体中,并将葡萄糖氧化酶固定在复合
膜内,实现了葡萄糖氧化酶与电极之间的直接电子传递,循环伏安实验研究表明,
固定在复合膜内的酶对葡萄糖保持着良好的电催化活性,该传感器能排除葡萄糖
样品中常见杂质的干扰。
(3)首先合成了生物相容性两亲聚合物 PEG-b-PGMA,并构建了乙炔黑
/PEG-b-PGMA 仿生复合膜用于固定 HRP。乙炔黑(AB)拥有众多良好性质,
如比表面积大,导电性能好,吸附能力强等,因而 AB/PEG-b-PGMA 复合膜不
仅能为蛋白酶提供有利的微环境,同时能加速 HRP 与电极间的直接电子传递。
实验结果表明,被固定在电极上的 HRP 能够保持其生物活性,对 H2O2 的还原具
有良好的催化活性及电化学响应,对醋氨酚的催化具有高亲和性。

关键词:辣根过氧化物酶;葡萄糖氧化酶;直接电化学;电化学催化;生物传感器

I
Abstract
The electrochemistry research of horseradish peroxidase (HRP) and glucose
oxidase (GOD) has aroused great i